Rolle og mekanisme for natriumsulfid i flotasjon av oksidert bly-sinkmalm

Oksiderte bly-sinkmineraler (cerussitt, anglesitt, smithsonitt, hemimorfitt, etc.) har hydrofile overflater og kan ikke flytes direkte med xantatkollektorer. Tilsetning av natriumsulfid sulfiderer malmen, noe som muliggjør påfølgende adsorpsjon av xantater. Utover sulfidering og aktivering, gir natriumsulfid også selektiv senking, justering av massens pH-verdi og reagensfjerningsfunksjoner, noe som gjør det til et kritisk reagens i oksidert bly-sink-prosessering.

I. Sulfidisering og aktivering

1. Reaksjonsmekanisme
   Natriumsulfid hydrolyserer i vann for å generere S²⁻- og HS⁻-ioner, som reagerer med overflatemetallioner på oksiderte bly-sinkmineraler via oppløsningsutfelling, og danner en hydrofob sulfidfilm:

Cerussitt:
PbCO₃ + 2HS⁻ → PbS + CO₂ + H₂O (illustrativ reaksjon; bildeplassholder)

Smithsonitt:
ZnCO₃ + 2HS⁻ → ZnS + CO₂ + H₂O (illustrativ reaksjon; bildeplassholder)

PbS-filmen som dannes er tett og stabil, absorberer xantat godt og gir oksidert bly en sulfidlignende flyteevne. ZnS-filmen er løs og utsatt for oksidasjon og løsning; natriumsulfid alene er ikke tilstrekkelig for å få oksidert sink til å flyte, noe som krever sekundær aktivering med aminkollektorer senere.

2. Søknadsverdi
   Uten natriumsulfid er den totale utvinningen av oksidert bly-sink lav. Med riktig sulfidisering øker blyutvinningen betydelig. Sulfidisering er en forutsetning for flotasjon av oksidert malm. I praksis tilsettes natriumsulfid først for sulfidisering, etterfulgt av xantat for selektiv blyflotasjon.

II. Selektiv depresjon

1. Nedbrytning av urenheter som sfaleritt og pyritt
   Overskudd av S²⁻ i massen dekker overflatene av galena, sfaleritt og pyritt, noe som hindrer adsorpsjon av xantat og gir en dempende effekt.
   I flotasjonstrinnet for bulkbly brukes en moderat natriumsulfiddosering for å aktivere kun oksidert bly; overskudd presser ned blyet mens det presser ned primær sfaleritt kraftig, og dermed oppnås sink-blyseparasjon.
   For sinkflotasjonstrinnet må blyavgangene vaskes grundig for å redusere gjenværende natriumsulfidkonsentrasjon og eliminere depresjon, før aminkollektorer brukes til å utvinne sink.
2. Doseringsregler
   Utilstrekkelig dosering: tynn og ufullstendig sulfidfilm, lav blyutvinning.
   Moderat dosering: full aktivering av oksidert bly og moderat depresjon av sfaleritt, optimal separasjon.
   For høy dosering: overskudd av S²⁻ reduserer både oksidert bly og sfaleritt, noe som fører til at utvinningen av bly og sink faller kraftig.

III. Kondisjonering av massen

1. pH-justering
   Hydrolyse av natriumsulfid gir en sterkt alkalisk løsning, som naturlig opprettholder massens pH i det gunstige området 8,5–11. Det alkaliske miljøet forhindrer oksidativ nedbrytning av sulfidfilmen, noe som forbedrer sulfidiseringsstabiliteten.
2. Eh-kontroll
   De reduserende sulfidionene senker oksidasjonspotensialet til massen, noe som forhindrer oksidativ deaktivering av PbS-filmen. For sterkt oksiderte malmer må et visst overskudd av natriumsulfid opprettholdes som reduksjonsmiddel.
3. Utfelling av skadelige tungmetallioner
   Frie Pb²⁺-, Cu²⁺-, Zn²⁺- og Fe³⁺-ioner i massen aktiverer ikke-selektivt gangmineraler, noe som reduserer selektiviteten. S²⁻ utfeller disse ionene som sulfider, noe som eliminerer interferens og reduserer unødvendig reagensforbruk.
4. Slimspredning
   Alkaliske hydrolyseprodukter sprer mildt fint slim, og reduserer belegget av målmineraloverflater med slim.

IV. Depressiv/desorpsjonsvirkning
Når et blandet bly-sinkoksidert konsentrat produseres, kan en stor mengde natriumsulfid tilsettes i høy konsentrasjon. S²⁻ fortrenger konkurransedyktig adsorbert xantat på mineraloverflater, og fjerner kollektoren grundig. Etter vasking og ny masseproduksjon utføres trinnvis sulfidisering og separasjon for å løse opp låste bly-sink-sammenvoksninger. Dette brukes ofte i komplekse polymetalliske oksygen-sulfid blandede malmflotasjonskretser.

V. Atferdsforskjeller mellom natriumsulfid og blymineraler

1. Oksidert bly (cerussitt) – danner en tett PbS-film; moderat natriumsulfid er tilstrekkelig for stabil flotasjon; bare overskudd forårsaker depresjon. Egnet for xantatbasert bulkblyflotasjon.
2. Oksidert sink (smithsonitt) – danner en løs ZnS-film; natriumsulfid alene kan ikke flyte den. Natriumsulfid fungerer kun som forbehandling, og kationiske samlere som oktadecylamin eller dodecylamin er nødvendige. Resterende natriumsulfid hemmer flotasjonen av oksidert sink sterkt.

VI. Viktige tips om industriell praksis

1. Delt tilsetning: legg til både slipefasen og grovbearbeidingsflotasjonen for å forlenge sulfidiseringskontakttiden.
2. Blyflotasjonsavgangsmasser må fortynnes og vaskes for å redusere gjenværende natriumsulfid før sinkflotasjon.
3. For sterkt oksiderte malmer med høyt leirinnhold, kombiner med reduksjonsmidler (jernpulver) og dispergeringsmidler (natriumheksametafosfat) for å stabilisere sulfidfilmen.

Bivirkninger: generering av giftig råtten egggass (H₂S) – ventilasjon kreves; for mye reagens øker kostnadene; sulfidnivåene i avløpsvannet overstiger grenseverdiene.
Spesiell merknad: NaHS, hvis brukt, spaltes lett.